Lo stato delle piscine per il combustibile nucleare a Fukushima

Le notizie che arrivano questa settimana dalla centrale incidentata di Fukushima portano ancora l'eco delle indagini che si sono concluse all'interno del contenimento primario del reattore numero 1 di cui vi abbiamo ampiamente dato conto in uno speciale articolo di approfondimento. Ci sono altre notizie interessanti che ci permettono di avere una visione d'insieme dello stato delle quattro piscine per il combustibile esausto in corrispondenza dei quattro reattori.

Iniziamo questo sguardo d'insieme sulle piscine ricordando l'inventario degli elementi di combustibile attualmente stoccati nelle varie vasche. Lo vedete riassunto nella tabella qui a lato. Nella seconda colonna della tabella vedete la quantità totale di elementi di combustibile stoccati e tra parentesi il numero degli elementi non ancora utilizzati e che quindi sono solo debolmente radioattivi e non sviluppano calore. La terza colonna contiene la capacità della vasca in elementi mentre le ultime due colonne contengono la potenza termica residua al giorno dell'11 marzo 2011 e dopo tre mesi dall'incidente. L'ultima riga è riferita alla piscina comune, ubicata in un edificio separato rispetto alle unità di produzione di energia elettrica e che non ha subito grossi danni - escludendo alcuni elementi del carroponte - a seguito del terremoto e dello tsunami.

Ricordiamo che il piano di recupero della centrale ha come primo compito lo svuotamento delle piscine dal combustibile esausto a partire dalla numero 4, che oltre ad essere la più piena tra quelle delle singole unità, è anche quella con il maggior carico termico. La piscina numero 4 ha anche il vantaggio di non essere circondata da un ambiente fortemente radioattivo, comparato alle altre 3, e molte operazioni possono essere effettuate dagli operatori in locale. La seconda piscina ad essere svuotata sarà la numero 3, non tanto per il suo carico, ma per il fatto che gli elementi contenuti potrebbero aver subito gravi danni dall'esplosione d'idrogeno. Le ultime due saranno la 1 e la 2 sfruttando tutto quanto appreso dalle operazioni effettuate sulle altre.

La qualità dell'acqua

Lo scopo dell'acqua all'interno delle piscine per il combustibile esausto è duplice: il primo è quello di eliminare efficacemente il calore residuo generato dagli elementi di combustibile ed evitare che questo calore possa danneggiare le guaine esterne che fungono da barriera per la contaminazione. Il secondo scopo è quello di schermare le radiazioni emesse dagli elementi.

L'acqua deve essere il più possibile pura, priva di cloruri che potrebbero attaccare i metalli che compongono le strutture esterne e di contenimento del combustibile. I livelli massimi di cloro permessi nelle specifiche tecniche dell'impianto è di 100 ppm (parti per milione). Potete verificare i valori di cloro nelle varie vasche con questo valore limite osservando la tabella qui a lato (link) nella colonna 5. Il processo di rimozione del cloro avviene tramite meccanismi ad osmosi inversa o resine a scambio ionico. Questi processi sono già stati effettuati per tutte le piscine ed sono attualmente in corso per la numero 3.

L'altro parametro importante è quello della conducibilità elettrica: più l'acqua è pura più questo numero sarà basso come conseguenza di una minore quantità di sali minerali disciolti in acqua. In questo caso dovete riferirvi alla colonna 4 e, come al solito, TEPCO gioca un po' con le unità di misura, utilizzando questa volta mS/m (milliSiemens al metro) contrariamente ai più comuni microSiemens al centrimetro. Per passare dai primi ai secondi è necessario moltiplicare per un fattor 10, quindi i 17.2 della piscina 1 diventano 172 e così via. Tenete conto che i valori tipici dell'acqua che viene fatta circolare negli impianti nucleari ha conducibilità elettrica inferiore a 5 microS/cm.

Altro problema è quello della generazione di micro-organismi. Fintanto che il cloro resta alto, organismi unicellulari, batteri e alghe non riescono a sopravvivere, ma non appena termina il processo di rimozione del cloro, è necessario evitare che si formino colonie che possono influenzare negativamente il ricircolo dell'acqua. A questo scopo, TEPCO utilizza l'idrazina in concentrazioni mai superiori a 200 ppm per regolare la quantità di micro-organismi.

La piscina 4

Per i livelli di cloro, la piscina quattro rappresenta una situazione particolare in quanto dopo una prima rimozione si è misurato un aumento successivo come potete vedere dal grafico.  TEPCO ha spiegato questo innalzamento a causa dell'intrusione d'acqua dalla vasca del reattore adiacente. Le due vasche sono separate da una barriera mobile che viene tolta durante le operazioni di re-fueling. Come già ipotizzato (link), la tenuta di questa barriera potrebbe essersi danneggiata durante il terremoto e potrebbe aver contribuito ad alzare il livello dell'acqua durante le primissime fasi critiche dell'emergenza. Come contromisura, TEPCO ha iniziato a processare anche l'acqua della vasca del reattore oltre a quella del combustibile e come si vede nella parte destra del grafico i valori in blu e in viola sono scesi a livelli molto più bassi.

Nell'immagine qui a lato potete vedere la distribuzione degli elementi nella piscina colorati in base alla potenza termica emessa, utilizzando la convenzione che gli elementi in rosso sono più caldi di quelli in blu. Sovrapposti anche alcuni detriti identificati dalle indagini precedentemente effettuate. La regione circolare nell'angolo in alto a destra è quella dove viene posizionato il cask, ovvero il grosso contenitore schermato e riempito con acqua utilizzato per il trasporto degli elementi dalla piscina del reattore a quella comune.

La piscina 3

La vasca dell'unità numero 3 è tornata a far parlare di sé quando qualche settimana fa accidentalmente una trave è caduta all'interno durante le operazioni di pulizia e di rimozione dei detriti dal piano operativo (link e video). Proprio questa settimana sono state effettuate due ispezioni subacquee simili a quelle già fatte per la numero 4, nel tentativo di identificare le parti del carroponte e della struttura di movimentazione del combustibile (link) che sono precipitate dentro la piscina a causa della forte esplosione. Qui a lato potete vedere il video con le riprese sott'acqua.

Si vede una grande quantità di detriti di taglia medio-piccola che ricopre quasi interamente la superficie dei cestelli per contenere gli elementi di combustibile. Il fatto che se ne vedano alcuni vuoti non è poi così strano visto che la vasca è metà vuota e che in assenza dell'elemento i detriti possono essere caduti sul fondo mettendo in risalto il buco vuoto. Nell'immagine qui sotto vedete una ricostruzione di dove questi pezzi possono essere finiti.

Tutti questi grossi detriti dovranno essere accuratamente rimossi utilizzando le gru comandate a distanza e una serie di telecamere. Sarà un'operazione piuttosto complessa perché la visuale sarà ancora maggiormente ridotta rispetto alle manovre effettuate sul quinto piano. Potrebbe anche rendersi necessario l'utilizzo di arnesi da taglio subacquei per sezionare le parti più grosse.

Successivamente tutti i detriti di taglia medio piccola verranno raccolti con speciali aspiratori dotati di filtri e solo allora si potrà pensare di movimentare il combustibile contenuto nei cestelli.

La situazione dell'acqua

Chiudiamo questo aggiornamento monografico sulle piscine con il consueto aggiornamento della situazione dell'acqua contaminata come è stato fotografato dal più recente bollettino del 16 ottobre 2012.

	Settimana precedente	Previsione per questa settimana	Settimana presente	Previsione per la settimana successiva
Acqua nei reattori + turbine	80 200	82 100	80 600	80 900
Acqua nello stoccaggio	20 770	20 060	19 710	20 170
Totale	100 970	102 160	100 310	101 070

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